물체의 이동은 광속이 한계

사람들은 늘 좀더 빠른 것을 원한다. 육체가 빨리 달리는 육상경기를 벌이고, 목숨을 건 자동차 경주도 한다.
인간이 초고속을 요구하는 분야는 한없이 많지만 대별하면 소립자 물리·수송기관·생산시설 등으로 나누어 생각해 볼 수 있다.
원자이하의 물질, 즉 더 쪼갤 수 없는 가장강 기본이 되는 물질이 무엇인가를 찾아내는 소립자 물리에는 초고속이 필수적이다. 입자가속기라는 것이 바로 이런 장치다.
눈에 보이지도 않는 전자라든가 다른 입자에 대량의 에너지를 주어 초고속이 되도록 가속시킨 다음 다른 임자에 부닺치게 해서 이를 깨뜨려보고, 그 속에서 무엇이 나오는가를 알아보게 된다.
이럴때 가속되는 임자들의 속도는 대부분 빛의속드(1초에30만km)의0·99999점도까지 접근한다.
이와는 다른 차원이지만 운송수단에서도 초고속이 논의된다. 좀더 빠른 시간에 사람과 물자를 욺겨보자는 것이 수송기관이 초고속으로 치닫고 있는 이유다.
최근 프랑스는 시속 2백60km로 달리는 초고속 TGV란 고속열차를 파리와 리용간에 운행하고 있다. TGV가 나오기 전에는 일본의 신간선이 시속 2백10km로 최고였다. 그러나 2백10km라는 속도에 만족할 수 없다고 느낀 기술자들은 다음 세대의 열차를 시험하고 있다. 이 열차는 전자석이 되는 철로 위를 역시 바닥에 초전도 전자석을 부착시켜 자석의 힘으로 달리게 하는 것으로 현재까지 일본에서 7km의 시험철로를 달려 시속5백31km의 기록을 세웠다.
이 정도의 속도라면 서울∼부산간에 1개의 정거장이 있다고 가정할 때 1시간 정도에 가닿을수 있게된다.
이보다 더 빠른 것이 지하의 자석열차. 미국의 랜드연구소가 계획하고 있는 탄환지하철은 시속 9천6백km로 잡고 있다. 지하 수십m에 터널을 뚫고 이곳을 진공으로 만들어 초전도열차를 운행하면 미국의 동쪽 끝인 뉴욕서 출발한 열차가 텍사스의 필라스역을 거쳐 미국의 서쪽 끝인 로스앤젤레스까지 가는데 54분이 걸리리라고 보고 있다.
항공기에 있어서는 일반 제트여객기들이 시속9백km내의로 날지만 콩코드 여객기는 마하(음속·시속 1062km)2.04인 2천1백66km까지 날수 있다.
초고속 항공기는 역시 군사용 쪽이 더욱 앞서 대부분의 전투기·전폭기 등이 마하 2를 넘으며 미국의 군사정찰기 SR-71기는 시속 3천5백30km(마하3·3)라는 항공기 최고의 속도기록을 보유하고 있다.
자동차의 초고속은 별 의미가 없지만·기록 경신용 특수차가 바퀴를 땅에 댄 채 시속9백48km로 달린 기록이 있다.
산업용의 초고속은 너무나 분야가 넓다. 따라서 앞으로 산업시설이 컴퓨터에 의해 움직인다고 볼때 컴퓨터의 연산속도가 산업 및 정보의 속도를 좌우하게된다. 현재 레이저광을 이용한다거나 초전도인 조젭슨실자가 실용화되면 컴퓨터안의 연산속도는 나노 (10억분의1)초단위까지 갈 것으로 보고 있다.
물체이동의 초고속은 1초에 30만km라는 한계점이 존재한다는 것이 문제점이 되고 있다.
그것은 『질량 (무게)을 가진 물질은 빚의 속도와 같거나 그보다 빨라질 수 없다』는 아인슈타인의 특수상대성이론에 근거를 두고 있다.
아무리 먼지의 몇억분의 1밖에 안되는 가벼운 물질이라도 빚의 속도와 같이 가속되려면 무한대의 운동량과 에너지가 필요하다는 이론이 그것이다. 바꾸어 말하면 무한대의 에너지는 불가능하므로 세상에 빛과 같이 빠른 물체 (질량을 갖는)는 존재할 수 없다는 얘기가 되며 따라서 빚의 속도가 한계점이라는 것이다.
이러한 속도의 장벽 때문에 인간의 우주여행은 현재로서는 불가능 한것으로 보고 있다.
우주의 여행은 빛의 속도로도 수년내지 수백만년, 수억만년이 걸리기 때문에 시속 수만km인 현재의 우주선과 고작1백년이하인 인간의 수명으로서는 엄두를 낼 수도 없는 형편이다.
만약 빛의 속도와 같은 속도로 달릴 수 있는 우주비행체를 만든다면 상대성이론에 의해 비행물체안에서는 시간의 흐름이 달라지므로 우주비행이 가능할 것으로 보고 있다. 계산상으로는 2백만광년 떨어진 안드로메다성운까지 빛의 속도로 가면 우주선은 실제로 28년밖에 안걸려 왕복이 56년이지만, 현재의 속도로 움직이는 지구상에서는 4백만년이라는 시간이 흐르게된다.
여하간 현재로서는 이 빛의 속도에 무한히 가까와지거나 그것을 념어보려는 것이 초고속에서의 과학자들의 염원이다.
그사이 일부 학자들이 빚보다도 빠른 타키온입자의 존재를 이론적으로 설명하고는 있지만 아직 실험적으로 입증되지는 않았으며. 비록 그런 임자가 발견되더라도 그것이 곧 우주선의재료는 아니기 때문에 속도의 한계에 관한한 인류의 도전은 아직 초보단계에 있다고 볼 수 있다.